Stunde Null für Krypto? Whitepaper beziffert Gefahr durch Quantenrechner

Die Quanten-Herausforderung

Seit über einem Jahrzehnt bildet moderne Kryptographie das Fundament der Bitcoin-Sicherheit. Doch der beschleunigte Fortschritt im Quantencomputing wirft die Frage auf, ob künftige technologische Durchbrüche die Schutzmechanismen des Netzwerks unterwandern könnten. Obwohl heutige Quantencomputer noch weit davon entfernt sind, eine reale Gefahr für Bitcoin darzustellen, wächst unter Forschern, Entwicklern und Investoren die Notwendigkeit, das potenzielle Risiko systematisch zu bewerten. Im Zentrum der Debatte stehen dabei die Geschwindigkeit der technologischen Entwicklung, die spezifischen Meilensteine, die eine ernsthafte Bedrohung signalisieren würden, sowie die Frage, wie das Netzwerk proaktiv auf solche Szenarien reagieren kann.

In einer gemeinsamen Analyse untersuchen Experten von ARK Invest und dem Finanzdienstleister Unchained - darunter Dhruv Bansal, Tom Honzik und David Puell - den aktuellen Stand der Technik und die Voraussetzungen für eine Beeinträchtigung der kryptographischen Sicherheit. Anstatt das Quantenrisiko als ein abruptes, hypothetisches Ereignis zu betrachten, analysiert das Whitepaper das Thema als einen Prozess mit identifizierbaren Entwicklungsstufen. Durch die Definition klarer technologischer Etappen und potenzieller Warnsignale lasse sich bestimmen, wie resilient digitale Vermögenswerte gegenüber künftigen technologischen Paradigmenwechseln tatsächlich sind und welche Pfade für eine rechtzeitige Anpassung des Protokolls offenstehen.

Der 5-Stufen-Plan: Von der kommerziellen Nutzung zur existenziellen Bedrohung

Laut dem Whitepaper von ARK Invest und Unchained, das BeInCrypto vorliegt, werde die Entwicklung von Quantencomputern nicht als plötzlicher Schock, sondern vielmehr als ein schrittweiser Prozess verlaufen. Das vorgestellte Modell gliedert diesen Fortschritt in fünf Stufen. Aktuell befindet sich die Technologie in "Schritt 0" (die NISQ-Ära), in der Quantensysteme zwar existieren, aber noch keinen kommerziellen Nutzen haben.
"Die heutigen Systeme arbeiten in der sogenannten ‚NISQ-Ära‘ - mit etwa 100 logischen Qubits und einer Schaltkreistiefe im dreistelligen Bereich - beides liegt weit unter den Schwellenwerten, die zum Knacken der elliptischen Kurvenkryptographie (ECC) von Bitcoin erforderlich sind. Dafür wären mindestens 2.330 logische Qubits und zig Millionen bis Milliarden von Quantengattern nötig", schreiben die Autoren.

Der Übergang zu Schritt 1 markiere dann den ersten kommerziellen Durchbruch, bei dem Quantenrechner spezifische Probleme in der Materialwissenschaft oder Chemie lösen. Erst mit Schritt 2 beginne die kryptografische Relevanz: In dieser Phase werden Quantensysteme in der Lage sein, schwache Schlüssel oder veraltete Sicherheitsprotokolle zu knacken.
"Bevor ein hochentwickelter CRQC-Angriff die starke 256-Bit-ECC-Verschlüsselung von Bitcoin knacken kann, wird es einfachere CRQC-Angriffe geben, die schwächere Kryptosysteme - solche mit kürzeren Schlüsseln oder fehlerhaften Implementierungen - angreifen. Daher ist zu erwarten, dass CRQC-Angriffe zunächst die anfälligsten Systeme treffen, bevor sie sich stärkeren Systemen wie Bitcoin zuwenden", heißt es im Whitepaper.

Schritt 3 stelle die erste ernsthafte technologische Hürde für Bitcoin dar. Hier könnten Quantencomputer theoretisch den ECC-Algorithmus angreifen, der die privaten Schlüssel schützt. Allerdings wäre dieser Prozess zu diesem Zeitpunkt noch extrem zeitaufwendig und ineffizient.
"Im Wesentlichen sind Bitcoin-Einlagen, die vor 2011 getätigt wurden, aufgrund des damals verwendeten Adresstyps (P2PK) quantensicher, während spätere Systeme tendenziell quantenresistent sind. Die gute Nachricht ist, dass Bitcoin-Besitzer quantensichere Adressen in vielen verschiedenen Wallets und mit mehreren Verwahrungslösungen verwenden können.

Die kritische Eskalationsstufe werde laut Bericht schließlich in Schritt 4 erreicht. In diesem Szenario sei die Quantentechnologie so weit fortgeschritten, dass sie einen privaten Schlüssel in weniger als zehn Minuten - der durchschnittlichen Blockzeit von Bitcoin - extrahieren könne. Ohne rechtzeitige Protokoll-Upgrades auf der Ebene der Post-Quanten-Kryptographie (PQC) würde dies eine existenzielle Bedrohung für die Nutzbarkeit von Bitcoin als Währung bedeuten.
"Wenn auf Protokollebene in Schritt 4 nichts unternommen wird, ist Bitcoin als nutzbares Währungssystem ernsthaft gefährdet - eine existenzielle Bedrohung für das Protokoll. Damit Bitcoin als Währung funktionieren kann, müssen vollständig quantensichere Adressen vorhanden sein, bevor Quantencomputer Schritt 4 erreichen."

Bevor Bitcoin also ins Visier gerät, würden in den Zwischenstufen zunächst schwächere Verschlüsselungssysteme in Branchen wie der Materialwissenschaft oder Chemie fallen, so der Bericht. Die kritische Schwelle wäre demnach erst in "Schritt 4" erreicht.

Blick in die Zukunft: Drei Zeitszenarien

Das Whitepaper skizziert zudem unterschiedliche Zeitlinien, um die potenziellen Risiken für das Netzwerk greifbar zu machen, wie BeInCrypto erklärt.

Im pessimistischen Szenario käme es zu einem abrupten, technologischen Durchbruch, der die Krypto-Community unvorbereitet träfe. Doch selbst in diesem Fall betonen die Autoren die Überlebensfähigkeit von Bitcoin: Da bereits heute diverse Vorschläge für Post-Quanten-Kryptographie (PQC) existieren, könnten diese im Notfall beschleunigt implementiert werden, um das Protokoll zu härten.

Dem gegenüber steht das optimistische Szenario, in dem die Hardware-Entwicklung von Quantencomputern aufgrund technischer Hürden stagniert. Dies würde dem Bitcoin-Ökosystem ein maximales Zeitfenster verschaffen, um Upgrades in aller Ruhe zu erforschen, zu testen und ohne Marktturbulenzen einzuführen.

Das ausgewogene Szenario, welches sich mit den Prognosen führender Institutionen deckt, siedelt das Erreichen der kritischen Entwicklungsstufe 3 in einem Zeitraum von zehn bis 20 Jahren an. Die Experten von ARK Invest und Unchained seien überzeugt, dass dieser Korridor völlig ausreicht, um Algorithmen, virtuelle Maschinen und die gesamte Infrastruktur des Netzwerks schrittweise zu optimieren.

Risikomanagement und betroffene Bestände

Obgleich der Entwarnung identifiziert der Bericht laut CoinDesk auch spezifische Schwachstellen: Rund 35 Prozent des gesamten Bitcoin-Angebots befänden sich derzeit in Adresstypen, die theoretisch anfällig für zukünftige Quantenangriffe wären. Davon entfallen etwa 1,7 Millionen BTC auf vermutlich verlorene Bestände und weitere 5,2 Millionen BTC auf Coins, die rechtzeitig in modernere, sicherere Wallet-Strukturen migriert werden könnten - darunter auch das Vermögen des Bitcoin-Schöpfers Satoshi Nakamoto.

Die Kernbotschaft des Whitepapers bleibt jedoch eindeutig: Trotz der medialen Aufmerksamkeit für Quantenfortschritte bestehe für Bitcoin kein akutes Risiko. Die technologische Lücke zwischen dem heutigen Stand der Forschung und der erforderlichen Rechenleistung zum Knacken der Verschlüsselung bleibe gewaltig. Da die Entwicklung von Abwehrmechanismen (PQC) parallel und teils schneller voranschreitet, sei das Netzwerk gut positioniert, um künftigen Herausforderungen proaktiv zu begegnen.

Evelyn Schmal, Redaktion finanzen.at